A csillagászok szupermasszív fekete lyukat (SMBH) találtak szokatlanul szabályos etetési ütemtervvel. A behemoth egy aktív galaktikus atommag (AGN), a Seyfert 2 GSN 069 galaxisának szívében. Az AGN körülbelül 250 millió fényévnyire van a Földtől, és körülbelül 400 000-szerese a Nap tömegének.
A csillagászok csapata az ESA XMM-Newton és a NASA Chandra röntgenmegfigyelő központját használja az SMBH röntgenkibocsátásának megfigyelésére. Körülbelül 9 óránként a fekete lyuk röntgen sugarakkal ragyog, miközben az anyag behúzódik bele. A csillagászok két másik csillagtömegű fekete lyukat találtak, amelyek táplálkozásuk során rendszeresen felcsavarodnak, de a szupermasszív fekete lyukban ez a szabályosság még soha nem volt látva.
"Ez a fekete lyuk olyan étkezési tervben van, mint még soha nem látottunk."
Giovanni Miniutti, vezető szerző, ESA Astrobiológiai Központ, Spanyolország.
Ezt a felfedezést körvonalazó cikk a Nature kiadványban található, melynek címe: „Kilenc órás röntgenkibocsátás kvázi-periódusos kitörések egy kis tömegű fekete lyukú galaktikus magból”. A vezető szerző Giovanni Miniutti az ESA spanyolországi Astrobiológiai Központjából. A papír szerint az SMBH napi háromszor kb. Négy hold értékű anyagot fogyaszt. Ez azt jelenti, hogy minden alkalommal, amikor a fekete lyuk táplálkozik, mintegy milliárd milliárd font anyagot fogyaszt.
"Ez a fekete lyuk olyan étkezési tervben van, mint még soha nem látottunk" - mondta Miniutti a sajtóközleményben. "Ez a viselkedés annyira példa nélküli, hogy egy új kifejezést kellett létrehoznunk annak leírására:" Röntgen-kvázis-periódikus kitörések "."
Az SMBH röntgenkibocsátása 2010. július óta ismert és megfigyelhető, ám ezek állandóak voltak. Az új tanulmány 54 napos megfigyelésen alapul, 2018 decemberében, az ESA XMM-Newton Obszervatóriumával kezdve. Ez a megfigyelőközpont két robbanást észlelt december 24-én. Januárban az XMM-Newton három további ilyen sorozatot talált.
Aztán a csillagászok további figyelési időt kértek a NASA Chandra Obszervatóriumán keresztül, hogy vizsgálják meg. Chandra további öt eseményt figyelt meg. A jelenlegi rendszeres kitörések során a röntgenlámpa-aktivitás két nagyságrenddel növekszik a háttér-röntgenkibocsátáshoz képest. Mindegyik fáklya alig több mint egy órán keresztül tart, és kilenc óránként fordul elő.
"A két röntgenfelügyeleti központ adatainak kombinálásával legalább 54 napig nyomon követhetjük ezeket az időszakos kitöréseket" - mondta Richard Saxton, a spanyol madridi Európai Űrcsillagászati Központ társszerzője. "Ez egyedülálló lehetőséget ad nekünk, hogy szemtanúja lehessük az anyag áramlását egy szupermasszív fekete lyukba, amely többször felgyorsítja és lelassítja."
Ezeknek a kitöréseknek a során a röntgenfény villanása 20-szor nagyobb, mint a csendes időszakokban. A beeső gáz hőmérséklete szintén emelkedik. Körülbelül 1 millió Fahrenheit-fokról csendesebb időszakokban 2,5 millió Fahrenheit-fokra emelkedik a fáklyák ideje alatt. A magasabb hőmérséklet nagyjából megegyezik a gáz hőmérsékletével a legtöbb aktív növekedésű SMBH körül.
Ezen rendszeres fáklyák oka nem ismert. A GSN 069-t körülvevő forró 2,5 millió fok F. gáz ugyanolyan hőmérsékleti, mint a többi SMBH-t körülvevő gáz. Ez rejtély, mert egyszerűen túl forró ahhoz, hogy a fekete lyukakat körülvevő anyagból származó lemezből származjon. A GSN 069 azonban egyedülálló lehetőség a jelenség tanulmányozására, mivel a forró gáz ismételten kialakul, majd eltűnik.
Általában ezt a forró gázt egy csillag széttöredezése és egy fekete lyuk elfogyasztása okozza, vagy úgy gondolják a csillagászok. De a GSN 069 által bemutatott szabályszerűség rejtély.
"Úgy gondoljuk, hogy a röntgenkibocsátás eredete egy csillag, amelyet a fekete lyuk részben vagy teljesen szétesett, és lassan fogyaszt fel apránként" - mondta Margherita Giustini, az ESA Astrobiológiai Központjának szintén társszerzője. "De ami az ismétlődő robbantásokat illeti, ez egy teljesen más történet, amelynek eredetét további adatokkal és új elméleti modellekkel kell megvizsgálni."
Ismét látni, hogy egy szupermasszív fekete lyuk egy csillagból gázt fogyaszt, nem újszerű. A GSN 069 lángolásának szabályszerűsége az, ami a fejkarcoló. A tanulmány szerzői két lehetséges magyarázatot javasolnak az SMBH szokásos etetési ütemtervére:
- A korongban lévő energiamennyiség addig növekszik, amíg instabillá nem válik, és az anyag gyorsan esik a fekete lyukba, amely a robbanást eredményezi. Ez a ciklus megismétlődik.
- A lemez és a fekete lyuk körül keringő másodlagos test között kölcsönhatás zajlik, talán a részlegesen felbomlott csillag maradványa.
A Chandra megfigyeléseinek köszönhetően a tudósok tudják, hogy a lángoló röntgenforrás közvetlenül a GSN 069 szívében található. Itt várhatóan egy SMBH lesz. A Chandra és az XMM-Newton összesített adatai szintén egyértelműen azt mutatják, hogy a lángolás, bár rendszeres, lassan változik: a fekete lyuk „étkezésének” mérete és időtartama kissé csökkent, és az étkezés közötti tér növekszik. A jövőbeli megfigyelések függvénye, hogy ezen tendenciák folytatódnak-e.
A GSN 069 az SMBH kis oldalán található. Általában egy SMBH annyi tömeget tartalmaz, mint több millió vagy akár több milliárd Nap, míg a GSN 069 csupán körülbelül 400 000 Nap értékű tömeget tartalmaz. Ez megmagyarázhatja, hogy miért nem láttak ilyen típusú rendszeres etetést korábban.
Nagyobb, jóval nagyobbnál nagyobb SMBH-k esetében a fényerősség-ingadozásuk sokkal lassabb. Ahelyett, hogy kilenc óránként kitörne, hónapokig vagy akár évekig is el kell tartani őket, hogy ily módon felgyulladjanak. Ez megmagyarázná, hogy miért nem figyelték meg az ilyen jellegű kvázi-periodikus kitöréseket (QPE). A röntgen-megfigyelő intézetek elfoglaltak, és nincs lehetőség egy ilyen célpontra edzeni egy ilyen hosszú ideig.
Számos esetben figyelték meg a fekete lyukak által előidézett röntgenfelvételek jelentős növekedését vagy csökkenését. Ezek a megfigyelések hónapok, sőt évek ismételt megfigyeléseire támaszkodtak. Ezen változások némelyike túl gyors ahhoz, hogy megmagyarázható legyen a fekete lyuk akkumulációs korongjából beeső anyag szokásos elméletével. De ez a felfedezés megmagyarázhatja ezeket a megfigyeléseket. Lehetséges, hogy hasonló viselkedést tapasztalnak, mint a GSN 069.
Több:
- Sajtóközlemény: A tudósok felfedezik a fekete lyuk napi három melegét
- Kutatási cikk: Kilenc órás röntgenfelvétel kvázi-periodikus kitörések kis tömegű fekete lyukú galaktikus magból
- Wikipedia: Aktív galaktikus atommag
